(57)【要約】  微細な電極線幅Ｔを有するＩＤＴ電極２ａ、２ｂを備え、ＩＤＴ電極２ａ、２ｂは、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）５が金属膜６中に複合されてなる。ＣＮＴ５は、平均直径Ｄが電極線幅Ｔの１／４以下であり、平均長さＬは電極線幅Ｔの１０倍以下である。また、電極線幅Ｔ以下の長さを有するＣＮＴ５の体積比率が、ＣＮＴ５の全量に対し５〜９０vol％である。これにより微細な導体パターンを有する場合であっても、電気伝導性が良好であり、かつマイグレーション耐性が良好で耐電力性が強化された高信頼性を有する電子デバイスを実現する。
2011062072.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
微細な線幅を有する導体パターンを備えると共に、該導体パターンは、少なくともカーボンを含有したナノチューブが金属膜中に複合されてなり、
前記ナノチューブは、平均直径が前記線幅の１／４以下とされると共に、平均長さが前記線幅の１０倍以下とされ、
かつ、前記線幅以下の長さを有するナノチューブの体積比率が、前記ナノチューブの全量に対し５〜９０vol％であることを特徴とする電子デバイス。
【請求項２】
前記平均直径が、前記線幅の１／１０以下であることを特徴とする請求項１記載の電子デバイス。
【請求項３】
前記線幅以下の長さを有する前記ナノチューブの体積比率が、前記ナノチューブの全量に対し３０〜７０vol％であることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の電子デバイス。
【請求項４】
前記導体パターン中の前記ナノチューブの体積比率が、０．５〜２０vol％であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の電子デバイス。
【請求項５】
前記導体パターン中の前記ナノチューブの体積比率は、１〜１０vol％であることを特徴とする請求項４記載の電子デバイス。
【請求項６】
前記導体パターンは、めっき処理で形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の電子デバイス。
【請求項７】
前記導体パターンが、弾性表面波装置のＩＤＴ電極を構成する電極指であることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の電子デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電子デバイスに関し、より詳しくは線幅が微細な導体パターンを有する弾性表面波装置等の電子デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、種々の電子機器に搭載される電子デバイスは、高性能かつ小型化が要請されており、電子デバイスに形成される導体パターンも、微細化の傾向にある。特に、近年、携帯電話などの電波の入出力フィルタとして弾性表面波装置が広く使用されているが、この弾性表面波装置は、櫛形形状のＩＤＴ電極（インターディジタルトランスデューサ）が、互いの電極指が交差するように配されて圧電基板上に形成されている。また、ＩＤＴ電極は、電極指の線幅と電極指間の間隔の和の２倍（ピッチ）が、弾性表面波装置の中心周波数に対応している。【０００３】
このような弾性表面波装置では、該弾性表面波装置の高周波化に伴って電極線幅や電極間の間隔が狭くなってきており、このため電極の更なる微細化が要請されている。【０００４】
一方、この種の弾性表面波装置では、導体パターンにはＡｌやＣｕ等の金属材料が使用されており、導体パターンの微細化に伴い、エレクトロマイグレーションやストレスマイグレーション等のマイグレーション現象が生じやすくなる。ここで、エレクトロマイグレーションとは、導体パターンの微細化に伴う電流密度の増大により、通電時に金属原子が拡散して移動する現象をいい、ストレスマイグレーションとは、弾性表面波の励振によって機械的応力が負荷された場合に、その応力を局所的に緩和しようとして金属原子が拡散移動する現象をいう。【０００５】
このようなマイグレーションにより金属原子が移動すると、局所的に金属イオンの過不足が生じ、金属イオンが不足した領域ではボイド（空孔）が生じ、ボイドの成長により導体パターンの断線が生じるおそれがある。一方、金属イオンが過剰に存在する領域ではヒロック（突起物）が生成し、弾性表面波装置の電気特性の劣化を招くおそれがある。【０００６】
そして、このような断線やヒロックは、電子デバイスの信頼性低下や特性劣化を招くことから、電子デバイスには電気特性を損なうことなく、良好なマイグレーション耐性を有することが求められる。【０００７】
一方、カーボンナノチューブ（以下、「ＣＮＴ」という。）は、炭素の基本骨格（六員環）が軸方向に配列した強固な共有結合を有しているため、電気伝導性、熱伝導性、機械的強度が良好であるという特性を有している。このため、ＣＮＴは、マイグレーションの対策用素材として注目されており、従来より、ＣＮＴを金属材料に複合させた複合材の研究・開発が盛んにされている。【０００８】
例えば、特許文献１には、めっき皮膜中にＣＮＴが混入しためっき構造物が提案されている。【０００９】
図７は、特許文献１のめっき構造物の製造方法を示す図である。【００１０】
図７（ａ）に示すように、めっき液中には、めっき金属となる金属イオン１０１とＣＮＴ１０２とが含有されると共に、ＣＮＴ１０２は分散剤１０３によりめっき液中を分散浮遊している。【００１１】
そして、このめっき液を使用して被めっき物に電解めっきを行うと、図７（ｂ）に示すように、めっき金属１０４が基板１０５の表面に析出し、これによりめっき皮膜１０６が形成される。すなわち、このめっき構造物は、めっき金属１０４が基板１０５の表面に析出する際、めっき液中を分散しているＣＮＴ１０２がめっき金属１０４中に取り込まれ、これによりＣＮＴ１０２がめっき金属１０４に複合しためっき皮膜１０６が基板１０５の表面に形成される。【００１２】
また、特許文献２には、金属からなる接続プラグの断面に略均一にナノ材料が配置された半導体装置が提案されている。【００１３】
この半導体装置の配線は、図８に示すような方法で作製される。【００１４】
まず、図８（ａ）に示すように、ナノメートルサイズ（例えば、２〜１０ｎｍ）の多数の金属粒子（例えば、Ｎｉ粒子）１１２が列設された金属粒子層を絶縁膜１１１上に形成し、該金属粒子１１２を核として各粒子１１２上にＣＮＴ１１３を成長させる。次いで、図８（ｂ）に示すように、ＣＮＴ１１３が成長した絶縁膜１１１上に金属（例えば、Ａｌ系合金）を堆積させ、金属層１１４を形成する。そして、最後に、公知のリソグラフィー技術及びエッチング技術を使用し、図８（ｃ）に示すように、ＣＮＴ１１３が内部に取り込まれた配線１１５を得ている。【００１５】
特許文献２では、配線１１５中にＣＮＴ１１３を複合させることにより、通電時や機械的な応力負荷等による金属粒子１１２の移動を抑制し、これによりエレクトロマイグレーションやストレスマイグレーションの発生を抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】特開２００４−１５６０７４号公報（請求項１、段落番号〔００１１〕〜〔００１６〕）
【特許文献２】国際公開第２００４／０５１７２６号（請求項１、請求項１１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
ところで、微細電極を有する電子デバイス、特に弾性表面波装置では、上述したようにＩＤＴ電極の電極指の電極線幅や電極間隔が狭くなってきており、耐電力性の向上が求められている。そして、そのためにはストレスマイグレーションに対する耐性を向上させる必要がある。【００１８】
しかしながら、特許文献１のめっき構造物を弾性表面波装置に適用した場合、金属膜中にＣＮＴを複合させようとしても、ＣＮＴのサイズが不適切なために所望のマイグレーション耐性を得ることができず、耐電力性を十分に強化させることができない場合がある。【００１９】
図９（ａ）〜（ｃ）は、弾性表面波装置のＩＤＴ電極の電極指にＣＮＴを複合させた場合の例を示す斜視図である。【００２０】
この弾性表面波装置では、圧電基板１２１上にＩＤＴ電極の電極指１２２ａ、１２２ｂが形成され、電極指１２２ａと電極指１２２ｂとの間には誘電体層１２３が形成されている。電極指１２２ａと電極指１２２ｂとは異なる電位に接続されるため、互いに絶縁されている。電極指１２２ａと電極指１２２ｂとにより弾性表面波が励振される。【００２１】
そして、図９（ａ）に示すように、ＣＮＴ１２４の長さがＩＤＴ電極の電極指１２２ａ、１２２ｂの電極線幅ｔよりも過度に長すぎる場合、ＣＮＴ１２４を電極指１２２ａ、１２２ｂ中に均一に複合させることができず、電極指１２２ａ、１２２ｂ中でのＣＮＴ１２４の複合状態が不均一となる。すなわち、電極指中で金属膜とＣＮＴ１２４の複合が密な部分と疎な部分が生じるため、疎な部分では金属原子の移動を十分に抑制できない。このため所望のマイグレーション耐性を得ることができず、却って耐電力性の低下を招くおそれがある。【００２２】
また、図９（ｂ）に示すように、ＣＮＴ１２５の直径が電極指１２２ａ、１２２ｂの電極線幅ｔよりも過度に大きい場合、ＣＮＴ１２５を電極指１２２ａ、１２２ｂ内に取り込めたとしても、ＣＮＴ１２５の直径が大きすぎるため、ＣＮＴ１２５同士でネットワークを形成することができない。【００２３】
すなわち、ストレスマイグレーションに対する十分な耐性を得るためには、ＣＮＴ１２５自体の補強効果による金属原子の移動阻止の他、ＣＮＴ１２５同士が電極指１２２ａ、１２２ｂ内でネットワークを組むことにより、粒界間での金属粒子の移動を抑制するのが望ましいと考えられる。【００２４】
しかしながら、図９（ｂ）に示すように、ＣＮＴ１２５の直径が電極指１２２ａ、１２２ｂの電極線幅ｔよりも過度に大きい場合は、ＣＮＴ１２５同士が電極指１２２ａ、１２２ｂ内でネットワークを組むことができず、ストレスマイグレーションに対する所望の耐性を得ることができない。しかも、ＣＮＴ１２５の直径が大きすぎるため、ＣＮＴ１２６が金属膜に対する異物となり、電流の流れを阻害するため電気伝導性が低下し、電気特性の劣化を招くおそれがある。【００２５】
また、図９（ｃ）に示すように、ＣＮＴ１２６が、電極指１２２ａ、１２２ｂの電極線幅ｔに対し、十分に細くかつ短い場合は、大量のＣＮＴ１２６をＩＤＴ１２２ａ、１２２ｂ内に十分に取り込むことができるため、ＣＮＴ１２６により捕捉された金属原子はＣＮＴ１２６の有する熱伝導性、機械的強度、及び電気伝導性により移動が抑制され、マイグレーション耐性の向上を期待することができる。【００２６】
しかしながら、この場合はＣＮＴ１２６のアスペクト比（＝長さ／直径）が小さいため、電極指１２２ａ、１２２ｂ内でネットワークを形成する力が弱い。このため粒界間での金属原子の移動を十分に抑制するのは困難となり、したがって所望のマイグレーション耐性を得ることができず、耐電力性を十分に強化することができない。【００２７】
このように特許文献１は、プリント配線や多層回路基板のビアのようにＣＮＴよりも線幅が十分に大きい電極構造を有する場合は、マイグレーション対策として有効であるが、微細な電極（例えば、線幅５００ｎｍ程度）に対しては種々の課題が存在し、所望のマイグレーション耐性を得るのは困難な状況にある。【００２８】
また、特許文献２は、図８に示したように、ＣＮＴ１１３の成長を基板表面に形成された絶縁膜１１１上で行うため、ＣＮＴ１１３を生成する熱処理温度に制限があり、このため電極材に適した品質が良好で低抵抗なＣＮＴ１１３を得るのが困難である。しかも、ＣＮＴ１１３は金属層１１４との濡れ性が悪く、しかもＣＮＴ１１３を成長させた後、金属層１１４を成膜しているため、ＣＮＴ１１３の隙間を完全に埋めることは難しく、さらにはこの隙間に金属原子が移動してしまいマイグレーション耐性を著しく損なうおそれがある。【００２９】
また、特許文献２では、プラズマＣＶＤ法でＣＮＴ１１３を成長させることにより、図８（ａ）に示すように、ＣＮＴ１１３を絶縁膜１１１に対して垂直に配向させることができる。【００３０】
しかしながら、この場合、ＣＮＴ１１３は電気伝導性に対し異方性を有する。すなわち、図８（ｃ）に示す矢印ａ方向に対してはＣＮＴ１１３内部を電流が通過するため抵抗が小さく、所望の電気伝導性を確保できるが、矢印ｂ方向に対してはＣＮＴ１１３が絡み合っているのみであり、電気抵抗が大きく、電気伝導性が低下する。したがって、多層回路基板のビアのような場合は厚み方向への電気伝導性を確保できるものの、多元的な方向への電気伝導を必要とする電子デバイスの場合は所望の電気伝導性を確保することができない。【００３１】
本発明は、このような事情に鑑みなされたものであって、微細な導体パターンを有する場合であっても、電気伝導性が良好であり、しかもマイグレーション耐性が良好で耐電力性が強化された高信頼性を有する電子デバイスを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００３２】
本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意研究を行なったところ、ＣＮＴの平均直径、ＣＮＴの平均長さの線幅に対する比率、及び線幅以下のＣＮＴの体積比率のＣＮＴの全量に対する比率を規定することにより、電気抵抗を低減させることができると共に、導体パターン中でＣＮＴ同士がネットワークを形成することができ、これにより微細な導電パターンを有する場合であっても、電気抵抗が小さく、かつマイグレーション耐性の大きい電子デバイスを得ることができるという知見を得た。そして、この知見は、ＣＮＴの他、カーボンを含有したナノチューブに広く適用できると考えられる。【００３３】
本発明はこのような知見に基づきなされたものであって、本発明に係る電子デバイスは、微細な線幅を有する導体パターンを備えると共に、該導体パターンは、少なくともカーボンを含有したナノチューブが金属膜中に複合されてなり、前記ナノチューブは、平均直径が前記線幅の１／４以下とされると共に、平均長さが前記線幅の１０倍以下とされ、かつ、前記線幅以下の長さを有するナノチューブの体積比率が、前記ナノチューブの全量に対し５〜９０vol％であることを特徴としている。【００３４】
さらに、本発明者らが鋭意研究を重ねたところ、前記ナノチューブの平均直径が前記線幅の１／１０以下、及び線幅以下の長さを有する前記ナノチューブの含有量を、前記ナノチューブの全容量に対し３０〜７０vol％のうちの少なくともいずれか一方を満足することにより、前記ナノチューブの複合化状態をより一層向上できることが分かった。【００３５】
すなわち、本発明の電子デバイスは、前記平均直径が前記線幅の１／１０以下であるのが好ましい。【００３６】
また、本発明の電子デバイスは、前記線幅以下の長さを有するナノチューブの体積比率が、前記ナノチューブの全量に対し３０〜７０vol％であるのが好ましい。【００３７】
さらに、本発明の電子デバイスは、前記導体パターン中の前記ナノチューブの体積比率は、０．５〜２０vol％であるのが好ましい。【００３８】
また、本発明の電子デバイスは、前記導体パターン中の前記ナノチューブの体積比率は、１〜１０vol％であるのが好ましい。【００３９】
さらに、本発明の電子デバイスは、前記導体パターンは、めっき処理で形成されているのが好ましい。【００４０】
また、本発明の電子デバイスは、前記導体パターンが、弾性表面波装置のＩＤＴ電極を構成する電極指であるのが好ましい。
【発明の効果】
【００４１】
本発明の電子デバイスによれば、微細な線幅を有する導体パターンを備えると共に、該導体パターンは、少なくともカーボンを含有したナノチューブが金属膜中に複合されてなり、前記ナノチューブは、平均直径が前記線幅の１／４以下とされると共に、平均長さが前記線幅の１０倍以下とされ、かつ、前記線幅以下の長さを有するナノチューブの体積比率が、前記ナノチューブの全量に対し５〜９０vol％であるので、カーボン含有のナノチューブに捕捉された金属原子は、通電時や応力負荷時であっても、その移動は抑制される。しかも、前記カーボン含有のナノチューブは導体パターン内でネットワークを形成することができるので、粒界間の金属原子の移動も抑制され、これによりストレスマイグレーションによる破壊に対する耐性を向上させることができ、より良好なマイグレーション耐性を得ることができる。また、導体パターンの線幅よりも短いナノチューブがナノチューブ全量の５〜９０％であるので、短尺のナノチューブが効率よく導体パターン内に充填されることとなり、電気伝導性を確保しつつ、良好な耐電力性を得ることができる。【００４２】
そして、このように電気伝導性を確保しつつマイグレーション耐性の向上を図ることができるので、耐電力性を向上させることができ、これにより線幅のより一層の微細化が可能となり、電子デバイスのより一層の小型化を図ることができる。【００４３】
また、前記ナノチューブの平均直径が前記線幅の１／１０以下であり、及び／又は前記線幅以下の長さを有する前記ナノチューブの体積比率が、前記ナノチューブの全量に対し３０〜７０vol％であるので、ナノチューブの複合化状態をより一層向上させることができ、これによりナノチューブの複合不良による導体間の短絡不良を低減でき、より一層良好な耐電力性を得ることが可能となる。【００４４】
また、前記導体パターン中の前記ナノチューブの体積比率は、０．５〜２０vol％（好ましくは１〜１０vol％）であるので、導体パターンの電気伝導性を損なうことなく、耐電力性が良好で所望のマイグレーション耐性を有する電子デバイスを得ることができる。【００４５】
また、導体パターンは、めっき処理で形成されているので、分散めっきによりナノチューブを金属膜内に容易に取り込むことができ、これによりナノチューブが金属膜と複合した導体パターンを容易に形成することができる。【００４６】
また、本発明の電子デバイスは、導体パターンが弾性表面波装置のＩＤＴ電極を構成する電極指であるので、ＩＤＴ電極を構成する電極指の電気抵抗の低減化を図ることができると共に、良好なマイグレーション耐性を得ることができる。すなわち、電極指内の金属原子の移動によるボイドやヒロックの発生を抑制できるので、断線や短絡不良等が生じるのを抑制でき、耐電力性が強化された高信頼性を有する弾性表面波装置を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明に係る電子デバイスとしての弾性表面波装置の一実施の形態を示す平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ斜視図である。
【図３】図２の第２の誘電体を除いた斜視図である。
【図４】上記弾性表面波装置の製造方法を示す製造工程図（１／３）である。
【図５】上記弾性表面波装置の製造方法を示す製造工程図（２／３）である。
【図６】上記弾性表面波装置の製造方法を示す製造工程図（３／３）である。
【図７】特許文献１に記載された電子部品の製造方法を示す図である。
【図８】特許文献２に記載された配線の製造方法を示す図である。
【図９】特許文献１の問題点を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００４８】
次に、本発明の実施の形態を詳説する。
【００４９】
図１は、本発明に係る電子デバイスとしての弾性表面波装置の一実施の形態を示す平面図であり、図２は図１のＡ−Ａ斜視図、図３は図２の第２の誘電体４を除いた斜視図である。
【００５０】
すなわち、本弾性表面波装置は、微細な電極線幅Ｔ（線幅）を有する電極指２ａ、２ｂ（導体パターン）を含むＩＤＴ電極が圧電基板１上に形成され、該電極指２ａ、２ｂの各電極間には第１の誘電体３が形成され、かつ電極指２ａ、２ｂ及び第１の誘電体３の表面には第２の誘電体４が形成されている。そして、弾性表面波は、電極指２ａ及び電極指２ｂにより励振される。
【００５１】
圧電基板１としては、圧電性材料であれば特に限定されるものではなく、所望する圧電特性に応じＬｉＴａＯ３、水晶、ＬｉＮｂＯ３、Ｌｉ２Ｂ４Ｏ７、ＰＺＴ等を使用することができる。
【００５２】
第１及び第２の誘電体３、４についても、特に限定されるものではなく、例えば、ＳｉＯ２、ＳｉＮｘ、ＺｎＯ、更にはポリイミド等の樹脂材料、低誘電率材料（low-ｋ材料）等を使用することができる。尚、第２の誘電体４は、必要な特性が得られるのであれば、適宜省略することが可能である。
【００５３】
ＩＤＴ電極の電極指２ａ、２ｂは、ＣＮＴ５が、下記（１）〜（３）を満足するように、金属膜６中に複合されている。すなわち、ＣＮＴ５は、
（１）平均直径Ｄが、電極指２ａ、２ｂの電極線幅Ｔの１／４以下であり、
（２）ＣＮＴ５の平均長さＬは、電極指２ａ、２ｂの電極線幅Ｔの１０倍以下であり、
（３）電極指２ａ、２ｂの電極線幅Ｔ以下の長さを有するＣＮＴ５の体積比率が、ＣＮＴ５の全量に対し５〜９０vol％
の３要件を満足している。
【００５４】
このように本実施の形態は、ＩＤＴ電極の電極指２ａ、２ｂが、上記（１）〜（３）を満足するように、金属膜６中にＣＮＴ５が複合されているので、ＣＮＴ５の有する高い電気伝導性、高い熱伝導性、及び良好な機械的強度によりＣＮＴ５に捕捉された金属原子は、通電時や応力負荷時であっても、その移動が抑制される。しかも、ＣＮＴ５は電極指２ａ、２ｂ内でネットワークを形成することができるので、粒界間の金属原子の移動も抑制され、これによりストレスマイグレーションによる破壊に対する耐性を向上させることができ、より良好なマイグレーション耐性を得ることができる。また、電極指２ａ、２ｂの電極線幅Ｔよりも短いＣＮＴ５がＣＮＴ全量の５〜９０％であるので、短尺のＣＮＴ５が効率よく電極指２ａ、２ｂ内に充填されることとなり、金属膜６との接触抵抗が増大することもなく、電気抵抗を低減でき、良好な電気伝導性を得ることができる。
【００５５】
そして、このように電気伝導性を確保しつつマイグレーション耐性の向上を図ることができるので、耐電力性を向上させることができる。そしてこれにより電極線幅Ｔのより一層の微細化が可能となり、これを用いた弾性表面波装置のより一層の小型化を図ることができる。
【００５６】
次に、ＣＮＴ５が前記（１）〜（３）を満足するようにした理由を述べる。
【００５７】
（１）ＣＮＴ５の平均直径Ｄ
ＣＮＴ５を金属膜６中に複合させることにより、ＣＮＴ５の有する電気伝導性、熱伝導性、及び機械的強度により金属電極のマイグレーション耐性、特に高電圧印加時の弾性表面波による応力を原因としたストレスマイグレーションに対する耐性が向上し、これにより金属膜６自体の耐電力性の向上を図ることができる。また、ＣＮＴ５が電極指２ａ、２ｂ内でネットワークを形成することにより粒界間の金属原子の移動を抑制できることから、ストレスマイグレーションを原因とする電極に対する破壊耐性を向上させることができる。
【００５８】
しかしながら、ＣＮＴ５の平均直径Ｄが電極線幅Ｔの１／４を超えると、ＣＮＴ５の平均直径Ｄが電極線幅Ｔに比べて過度に大きくなり、このためＣＮＴ５が電極指２ａ、２ｂ内に入り込めてもＣＮＴ５同士がネットワークを形成することができなくなる。そしてその結果、金属原子が粒界間を移動してストレスマイグレーションに対する耐性が低下し、ボイドやヒロックが発生して電極破壊を招くおそれがある。しかも、この場合、ＣＮＴ５と金属膜６との接触抵抗が大きくなって電気伝導性が低下し、このため弾性表面波装置としての電気特性の劣化を招くおそれがある。
【００５９】
そこで、本実施の形態では、ＣＮＴ５の平均直径Ｄを電極指２ａ、２ｂの電極線幅Ｔの１／４以下としている。
【００６０】
（２）ＣＮＴ５の平均長さＬ
上述したようにＣＮＴ５を金属膜６中に複合させることにより、金属膜６自体の耐電力性が向上すると共に、電極の破壊耐性を向上することができる。
【００６１】
しかしながら、ＣＮＴ５の平均長さＬが電極指２ａ、２ｂの電極線幅Ｌの１０倍を超えると、長尺のＣＮＴ量が多くなりすぎ、このためＣＮＴ５を金属膜６と均一に複合することができず、複合の均一性を欠く。その結果、電極指２ａ、２ｂ中、ＣＮＴとの複合が密な部分と疎な部分が形成され、疎な部分では金属原子の移動を十分に抑制できず、マイグレーション耐性を十分に向上させることができなくなり、却って耐電力性の低下を招くおそれがある。
【００６２】
そこで、本実施の形態では、ＣＮＴ５の平均長さＬを電極指２ａ、２ｂの電極線幅Ｔの１０倍以下としている。
【００６３】
（３）電極線幅Ｔ以下の長さを有するＣＮＴ５の体積比率
上述したようにＣＮＴ５を金属膜６中に複合させることにより、金属膜６自体の耐電力向上を図ることができると共に、電極に対する破壊耐性を向上させることができる。
【００６４】
しかしながら、電極指２ａ、２ｂの電極線幅Ｔ以下のＣＮＴ５の体積比率がＣＮＴの全量に対し５vol％未満になると、長尺のＣＮＴ５が多くなるため、ＣＮＴ５の電極指２ａ、２ｂの充填効率が低下し、電気抵抗が大きくなる。
【００６５】
一方、ＩＤＴ電極の電極指２ａ、２ｂの電極線幅Ｔ以下のＣＮＴ５の体積比率がＣＮＴ５の全量に対し、９０vol％を超えると、短尺のＣＮＴ５が多くなり、このためＣＮＴ５が電極指２ａ、２ｂ内に入り込めてもＣＮＴ５同士のネットワークを形成する力が弱くなり、したがって金属原子の粒界間の移動を十分に抑制することができず、所望のマイグレーション耐性を得ることができなくなる。
【００６６】
そこで、本実施の形態では、ＣＮＴ５の電極線幅Ｔ以下の長さを有するＣＮＴ５の体積比率を、ＣＮＴ５の全量に対し５〜９０vol％としている。
【００６７】
また、上記電極指２ａ、２ｂは、（４）ＣＮＴ５の平均直径ＤがＩＤＴ２ａ、２ｂの電極線幅Ｔの１／１０以下、及び（５）電極指２ａ、２ｂの電極線幅Ｔ以下のＣＮＴ５がＣＮＴ全量の３０vol％〜７０vol％の少なくともいずれか一方を満たすのが好ましい。
【００６８】
上記（４）、（５）の条件を満たすことにより、金属膜６へのＣＮＴ５の複合状態を向上させることができ、その結果、複合不良による電極指２ａ、２ｂ間の短絡不良を低減することができ、より一層良好な電気伝導性を得ることが可能となる。
【００６９】
尚、電極指２ａ、２ｂ中のＣＮＴ５の複合量は０．５vol％〜２０vol％が好ましい。これは、ＣＮＴ５の複合量が金属膜６中で０．５vol％未満になると、ＣＮＴ５が過少となってＣＮＴ複合の効果を発揮することができず、一方ＣＮＴ５の複合量が金属膜６中で２０vol％を超えるとＣＮＴ５が過剰となって該ＣＮＴ５が異物となり、電流の流れを阻害するため電気伝導性が悪化するおそれがあるからである。
【００７０】
電極指２ａ、２ｂ中のＣＮＴ５の複合量は、特に、１vol％〜１０vol％が好ましく、ＣＮＴ５をこの範囲で制御することにより、電極指２ａ、２ｂの電気伝導性を損なうことなく、良好な耐電力を有する弾性表面波装置を得ることができる。
【００７１】
次に、上記弾性表面波装置の製造方法を詳述する。
【００７２】
図４〜図６は、上記弾性表面波装置の製造方法を示す製造工程図である。
【００７３】
まず、図４（ａ）に示すように、スパッタ法等を使用して圧電基板１上に所定厚みの第１の誘電体３を成膜し、次いで、スピンコータ法等を使用し、図４（ｂ）に示すように、所定厚みのフォトレジスト８を第１の誘電体３上に塗布する。次いで、図４（ｃ）に示すように、開口部９を有するフォトマスク１０を使用してフォトレジスト８を露光し、現像し、フォトマスク１０の開口部９に相当する部分が除去されたレジストパターン１１を形成する。
【００７４】
次に、図５（ｄ）に示すように、例えばＣＦ４、ＣＨＦ３、ＳＦ６のうちの１種又は２種以上のフッ素系ガスを使用し、レジストパターン１１をマスクとして第１の誘電体３に対し、反応性イオンエッチングを行い、これによりＩＤＴ電極用の溝部１２を形成する。尚、反応性イオンエッチングに使用するガスとしては上述したフッ素系ガスに加え、必要に応じＯ２を添加するのも好ましい。
【００７５】
次に、圧電基板１を剥離液に浸漬し、揺動等することにより、図５（ｅ）に示すように、レジストパターン１１を第１の誘電体３から剥離させる。
【００７６】
次いで、ＣＮＴ５を作製する。このＣＮＴ５は基板成長法や浮遊成長法等のＣＶＤ法（化学気相成長法：Chemical Vapor Deposition）で作製することができる。例えば、ＣＮＴ５を基板成長法で作製する場合は、ＦｅやＮｉ等の金属触媒を基板に直接散布して炉心管内に配し、電気炉等を使用して炉心管を加熱し、高温下、メタン（ＣＨ４）やアセチレン（Ｃ２Ｈ２）等の炭化水素ガスを炉内に供給して基板上に気相成長させてＣＮＴ５を得る。また、ＣＮＴ５を浮遊成長法で作製する場合は、炭化水素ガスと金属触媒と一緒に高温下の炉内に供給し、反応雰囲気に浮遊させて気相成長させ、ＣＮＴ５を得る。
【００７７】
そして、このＣＮＴ５の作製過程で、上述した（１）〜（３）の３要件を満足するように長さ及び直径に分布を持たせる。具体的には、ＣＮＴ５を気相成長させる際に、金属触媒の直径や炭化水素ガスの種類或いは反応温度を変化させることにより、ＣＮＴ５の長さや直径に分布を持たせることができる。また、生成されたＣＮＴ５を所望サイズに選択的に選り分けてＣＮＴ５の長さや直径に分布を持たせることができる。さらに、これらの方法を用いて別個に作製した長さや直径の異なるＣＮＴ５を混ぜ合わせることによっても、ＣＮＴ５の長さや直径に分布を持たせることができる。
【００７８】
次に、電解めっき液を調製する。この電解めっき液は、ＣＮＴ５が分散剤を介して金属イオン源となる電解質溶液中に分散浮遊している。
【００７９】
ここで、金属イオン源となる電解質溶液は、特に限定されるものではなく、所望する金属膜６の種類に応じ、例えば、Ｃｕ水溶液、Ａｌ水溶液、Ｎｉ水溶液、その他種々の合金水溶液を使用することができる。
【００８０】
また、分散剤は、電解めっき液中でＣＮＴ５同士が凝集しないように添加されるものであり、その種類は特に限定されるものではなく、例えば、カチオン系界面活性剤、ノニオン系界面活性剤を使用することができる。
【００８１】
ここで、カチオン系界面活性剤としては、例えば、塩化セチルトリメチルアンモニウム、臭化セチルトリメチルアンモニウム、塩化セチルピリジニウム等を挙げることができる。
【００８２】
また、ノニオン系界面活性剤としては、例えば、ポリアクリル酸、ポリエチレングリコール、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンドデシルエーテル、ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンブロックポリマー、ポリオキシエチレンアルキルアミン、アルキルポリグルコシド、グリセリン脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル、ショ糖脂肪酸エステル、プロピレングリコール脂肪酸エステル等を挙げることができる。
【００８３】
また、電解めっき液は、必要に応じｐＨ調整剤、光沢剤等の添加剤を含有するのが好ましい。
【００８４】
次に、図５（ｆ）に示すように、スパッタ法によりバリア膜１３を成膜する。バリア膜１３の成膜材としてはＴａが好んで使用されるが、金属の圧電基板１への拡散やマイグレーションを防ぐ材料であれば、特に限定されるものではなく、Ｔｉ、Ｃｒ，Ｎｉ，ＮｉＣｒなどの金属材料、ＴａＮ、ＴｉＮなどの窒化系材料、或いはＴａ２Ｏ５やＴｉＯ２などの酸化物から１種また２種以上を組み合わせて使用することができる。
【００８５】
次いで、バリア膜１３上に給電層としてのシード層１４をスパッタ法等で形成する。
【００８６】
次に、圧電基板１を電解めっき液に浸漬し、電解めっき液を撹拌しながら所定電流（例えば、２ｍＡ/ｃｍ２）を所定時間（例えば、１０分）通電し、図６（ｇ）に示すように、所定膜厚（例えば、３００ｎｍ）のめっき層１５を形成する。すなわち、電解めっきを行うことにより、金属膜６がシード層１４の表面に析出する際、ＣＮＴ５が金属膜６中に取り込まれ、金属膜６とＣＮＴ５とが複合しためっき層１５がシード層１４の表面に形成される。
【００８７】
次いで、上面を化学機械的研磨（ＣＭＰ）し、図６（ｈ）に示すように、第１の誘電体３が表面露出する程度にほぼ同一平面とし、これにより電極指２ａ、２ｂを有するＩＤＴ電極が作製される。
【００８８】
その後、図６（ｉ）に示すように、第２の誘電体４をスパッタ法等で形成し、これにより弾性表面波装置が製造される。
【００８９】
このように本実施の形態は、微細な電極線幅Ｔを有する電極指２ａ、２ｂを備えると共に、電極指２ａ、２ｂが、ＣＮＴ５が金属膜６中に複合されてなり、ＣＮＴ５は、平均直径Ｄが前記電極線幅の１／４以下とされると共に、平均長さＬが電極線幅Ｔの１０倍以下とされ、電極線幅Ｔ以下の長さを有するＣＮＴ５の体積比率が、ＣＮＴ５の全量に対し５〜９０vol％であるので、ＣＮＴ５の有する高い電気伝導性、高い熱伝導性、及び良好な機械的強度によりＣＮＴ５に捕捉された金属原子は、通電又は応力負荷された場合であってもその移動が抑制される。しかも、ＣＮＴ５は電極指２ａ、２ｂ内でネットワークを形成するので、粒界間の金属原子の移動も抑制され、これによりストレスマイグレーションによる破壊に対する耐性を向上させることができ、より良好なマイグレーション耐性を得ることができる。また、電極指２ａ、２Ｂの電極線幅Ｔよりも短いＣＮＴ５が、ＣＮＴ全量の５〜９０％であるので、短尺のＣＮＴ５が効率よく電極指２ａ、２ｂ内に充填されることとなり、金属膜との接触抵抗が増大することもなく、電気抵抗を低減でき、電気伝導性を損なうこともない。
【００９０】
そして、このように電気伝導性を損なうことなくマイグレーション耐性が強化されたことから、耐電力性が向上し、電極線幅Ｔのより一層の微細化が可能となり、弾性表面波装置のより一層の小型化を図ることができる。
【００９１】
また、電極指２ａ、２ｂは、めっき処理で形成されているので、ＣＮＴ５は金属膜６内に容易に取り込まれ、これにより金属膜６とＣＮＴ５が複合したＩＤＴ電極の電極指２ａ、２ｂを容易に形成することができる。
【００９２】
また、ＣＮＴ５は物理的・化学的に非常に安定で主原料がカーボンであり、極めて安価であることから、特殊な設備の導入や原材料費の大幅なコストアップを招くこともない。
【００９３】
尚、本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。上記実施の形態ではＩＤＴ電極を電解めっき法で形成しているが、無電解めっき法で形成することもでき、また、めっき法以外のスパッタ法、ＣＶＤ法、真空蒸着法を使用して形成することも可能である。
【００９４】
また、第１及び第２の誘電体３、４についても、スパッタ法の他、ＣＶＤ法、真空蒸着法、ゾル−ゲル法、スピンコート法等、用途に応じた方法で成膜することができる。
【００９５】
また、上記実施の形態では、第１の誘電体３を反応性イオンエッチングで形成しているが、使用する誘電体やフォトレジスト等の素材に応じて、Ａｒイオン等の重元素により物理的エッチング(ミリング)、薬液を用いたウェットエッチング等を使用するのも好ましい。また、圧電基板１と第１の誘電体３、バリア層１６、シード層１７との密着性を良くする観点から、密着層としてＴｉ膜等を適宜介装するのも好ましい。
【００９６】
また、ＣＮＴ５の形状もグラフェンシートを筒にした単層又は多層のＣＮＴ、紙コップを重ねたような形状のカーボンナノチューブ（例えば、ＧＳＩクレオス社製カルベール）、カーボンナノツイスト、カーボンナノコイルなどをサイズ調整して適宜使用することができる。
【００９７】
また、上記実施の形態では、電子デバイスとして弾性表面波装置を例示したが他の電子デバイス、例えば、ＭＥＭＳ、圧電振動子、フィルタ等の可動部を有する電子デバイスに適用できるのはいうまでもない。すなわち、これら可動部を有する電子デバイスは、電極部に応力が負荷されるため、この応力に起因してストレスマイグレーションが生じやすいが、本発明を適用することにより、良好なマイグレーション耐性を得ることができる。
【００９８】
さらに、本発明は、微細配線を有し、電力密度が大きくなる小型電子部品にも適用できる。例えば、圧電式、静電式等の各種電子デバイスアクチュエーターやピックアップ素子、センサーなど、微細な導体パターンを有しておりマイグレーションが懸念される電子部品には好適である。さらに、これらを搭載する回路基板やモジュールの配線部にも適用できる。
【００９９】
また、上記実施の形態では、ＣＮＴを金属膜中に複合させた微細電極を有する電子デバイス（弾性表面波装置）について説明したが、カーボンを含有したナノチューブであればよく、必要に応じ、例えば、Ｂ、Ｎ、Ｍｏ、Ｗ、Ｎｂ等を含有していてもよい。また、ＣＮＴとＢＮ、ＢＣ２Ｎ、ＭＳ２（ＭはＭｏ、Ｗ、Ｎｂ等の金属）とを複合した場合、ＣＮＴの表面を改質した場合、ＣＮＴを他の物質で修飾した場合にも適用でき、さらに、無機物や各種官能基を内包したＣＮＴを金属膜中に複合してもよい。
【０１００】
次に、本発明の実施例を具体的に説明する。
【実施例】
【０１０１】
上記実施の形態に記載した製法に従い、実施例１、２及び比較例１〜６の試料を作製した。【０１０２】
これらの各試料は、ＩＤＴ電極内のＣＮＴの複合割合を除き、同一仕様である。また、ＩＤＴ電極は、電極指の電極線幅Ｔ及び電極間隔をいずれも５００ｎｍに作製した。【０１０３】
表１は、実施例１、２及び比較例１〜６の各試料の構成部材の材質、形成方法、及び厚みを示している。【０１０４】
【表１】
2011062072.tif 000003
【０１０５】
また、ＣＮＴは、平均長さＬが１０μｍのＣＮＴをボールミルで粉砕し、平均直径Ｄ、平均長さＬ、及び電極線幅Ｔ以下のＣＮＴ量の体積比率が、表２のような配合割合となるように調整した。【０１０６】
また、ＩＤＴ電極は、下記組成を有する電解めっき液を使用し、電流密度２ｍＡ／ｃｍ２の電流を１０分間通電して電解めっきを行ない、形成した。【０１０７】
〔めっき液の組成〕
ＣｕＳＯ４・５Ｈ２Ｏ：６０〜９０ｇ／Ｌ
Ｈ２ＳＯ４：１００〜２５０ｇ／Ｌ
Ｃｌ−濃度：４０〜６０ｐｐｍ
分散剤：ポリアクリル酸（分子量：５０００）
ＣＮＴ量：２０ｇ
次に、実施例１、２及び比較例１〜６の各試料について、ＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）で観察し、ＩＤＴ電極におけるＣｕ膜とＣＮＴの複合状態を調べ、また、以下の方法で電気伝導性及び耐電力性を評価した。【０１０８】
すなわち、電気伝導性は、線幅が同じで長さの異なるミアンダ状線路のインピーダンスを３００ｋＨｚの交流波で測定し、インピーダンスの実部をプロットした近似線の傾きから抵抗を算出し、膜厚と線幅より電極抵抗（体積抵抗率）を求め、この電極抵抗により評価した。【０１０９】
また、耐電力性は、弾性表面波装置に電力を印加しつつ、０．１Ｗの電力を開始電力として印加し、電力を段階的に上げていき、電極指が溶断したと確認された電力を破壊電力とし、この破壊電力により評価した。尚、各段階における電力印加時間は５分間とした。【０１１０】
表２は、実施例１、２及び比較例１〜６における電極指の電極線幅Ｔ、平均粒径Ｄ、Ｄ／Ｔ、平均長さＬ、Ｌ／Ｔ、電極線幅以下のＣＮＴの体積比率、電極抵抗、電極指中のＣＮＴ複合量、破壊電力、及び総合評価を示している。なお、電極抵抗、電極指中へのＣＮＴの複合量、破壊電力は実施例１の値を基準に規格化した値（相対値）を示している。また、総合評価は実施例１を基準(表記は○)とし、電極抵抗、電極指のＣＮＴ複合量、破壊電力のうち２つ以上が劣るものを×、１つが劣るものを△とした。【０１１１】
【表２】
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【０１１２】
実施例１及び２は、ＣＮＴの平均直径Ｄは電極線幅Ｔの１／４〜１／１０、ＣＮＴの平均長さＬは電極線幅Ｔの８倍、電極線幅Ｔ以下のＣＮＴ量が４０vol％であり、いずれも本発明の範囲内であるので、電気伝導性は良好であり、かつＣＮＴは金属膜内に均一に複合されて電極指内でネットワークを形成し、ストレスマイグレーションに対する耐性が向上し、良好な耐電力性を得ることができた。【０１１３】
特に、実施例２は、ＣＮＴの平均直径Ｄが電極線幅Ｔの１／１０であり、電極線幅Ｔが試料番号１に比べてより小さいので、実施例１と同等の電気伝導性を保ちつつ、より一層良好な耐電力性を得られることが分かった。【０１１４】
一方、比較例１は、ＣＮＴを含まなかった場合であり、電極抵抗は略同等の値を示したが、破壊電力は実施例１に比べて低く、耐電力性に劣ることがわかった。【０１１５】
また、比較例２は、ＣＮＴの平均長さＬが７５００ｎｍであり、平均長さＬが電極線幅Ｔ（＝５００ｎｍ）の１５倍と長いので、ＣＮＴはＩＤＴ電極内へほとんど複合させることができず、電極指２ａ，２ｂが短絡した。このため破壊電力を測定できなかった。【０１１６】
比較例３は、ＣＮＴの平均長さＬは電極線幅Ｔの８倍であり、１０倍以下を満たしている。しかし、電極線幅Ｔ以下の長さのＣＮＴが含まれておらず、電極線幅Ｔよりも長いＣＮＴのみがＩＤＴ電極中に混入しているので、ＣＮＴがＣｕ膜と均一に複合せず、比較例１と同様、実施例１に比べ破壊電力が低く、耐電力性に劣ることが分かった。しかも、長尺のＣＮＴのみであるので、ＩＤＴ電極への充填量も低く、このため電極抵抗が大きく、電気伝導性が低下することが分かった。【０１１７】
比較例４は、ＣＮＴの平均直径Ｄは電極線幅Ｔの１／２と大きく、電流の流れを阻害してしまい、電極抵抗が測定できないほど高抵抗になった。また、ＣＮＴ自体がＩＤＴ電極の電極指内でネットワークを組むことができず、このため実施例１に比べて破壊電力が低下し、耐電力性に劣ることがわかった。【０１１８】
比較例５も、比較例１と同様、ＣＮＴの平均長さＬが７５００ｎｍであり、平均長さＬが電極線幅Ｔ（＝５００ｎｍ）の１５倍と長いが、ＣＮＴの平均直径Ｄが５０ｎｍと小さいため、電極指への複合量は大きくなったものの、実施例１に比べると小さかった。また、電極指が短絡したため、破壊電力を測定することができなかった。【０１１９】
比較例６は、電極線幅Ｔ以下のＣＮＴの体積比率が９５％であり、短尺のＣＮＴが多量にＣｕ膜に複合されているため、ＣＮＴ同士のネットワーク形成力が弱く、このため実施例１に比べ破壊電力が低下し、耐電力性に劣ることが分かった。
【産業上の利用可能性】
【０１２０】
微細な電極線幅を有する場合であっても、電気抵抗が低く電気伝導性及びマイグレーション耐性が良好で耐電力性の優れた電子デバイスを実現でき、特に微細電極を有する電子デバイス、例えば、弾性表面波装置に好適である。
【符号の説明】
【０１２１】
２ａ、２ｂ  電極指（導体パターン）
５  ＣＮＴ（カーボンを含有したナノチューブ）
６  金属膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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